专利名称：一种新型6063铝合金材料及生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型6063铝合金材料，属于有色金属加工技术领域。
背景技术：
6063铝合金在建筑、装潢、汽车、航空、电子等领域应用的拓宽，对新型改性变形铝合金的强度性能、耐腐性能、氧化着色性能有了更高的要求。由于部分铝合金中硬质相的大量存在而使得机械加工性能差，挤压力较大，模具磨耗大寿命较低，挤压速度慢，生产效率低，能耗高。对于一些薄壁复杂型材，尤其是宽厚比大于100形状非对称性及异性程度大的挤压型材，普通6063合金根本不能很好的成型，为了满足市场的需求，这就要求对合金进行成份改进。近年来，稀土元素在6063合金中的应用引起广泛的关注，国内在这一领域的研究远比国外活跃。国外对采用中间合金晶粒细化剂研究，如Al-Ti或Al-T1-B细化的6063铝合金的组织性能，但对RE细化的6063铝合金微观组织及性能研究极少。而在今后5至10年中，我国建筑、工业、国防铝型材市场的供求将稳定增长，生产能力增加和需求能力的增长将基本平衡，而建筑型材中有80%、工业型材中有50%、国防型材有20%是6063及6063D新型改性变形铝合金型材。由于目前我国建筑6063铝型材产品生产成本较高，产品质量和工艺技术差距很大，因此我国的型材大都集中在低端产品，6063铝型材难以生产型材断面复杂的型材，使得产品的适用范围窄。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内，同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼，使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能；能够提高机械加工性能、塑性挤压性，提高了生产效率低的新型6063铝合金材料。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
符合国家标准的6063合金成分为:Si:0.2 0.6%、Mg:0.45 09%、Fe ( 0.35%、Cu ( 0.1%, Mn ( 0.1%、Zn ( 0.1%、Ti ( 0.1%、Cr ( 0.1%、其他成分每种含量彡 0.05%、其他成分总含量< 0.15%、Al:余量，各组分的重量百分比之和为100%。本发明的一种新型6063铝合金材料，在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36% 0.4%、Mg: 0.48% 0.52%、Fe:0 0.35%、Cu:0 0.1%、Mn:0 0.05%、Cr:0 0.05%、Zn:0 0.05%、Ti:0 0.05%、稀土元素:
0.18% 0.22%、其余杂质:0 0.1%、A1:余量，各组分百分比之和为100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程包括以下步骤:
S1:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料，并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料；各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:工业纯铝(99.7%)中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量；
Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质< 0.1%、A1:余量；
工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%, Mg:余量；
铝硅中间合金锭的成分及重量百分比为:A1:75%, S1:23%、其余杂质:2% ；
根据配料总量，按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量；
S2:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣，熔炼浇注包括以下子步骤:
521:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200 300°C，金属模具预热到200 300°C后，刷涂料再预热到200 300°C待浇注；
522:溶炼:向溶化炉中装入2/3招徒，待金属溶化后，加入招娃中间合金徒和剩余招锭，升温熔化炉料，等炉料加热至软化下塌时，撒上覆盖剂保护熔体，继续加热；当炉料熔化呈水平时，适当搅动熔体使温度均匀一致，同时也有利于加速熔化，当温度达到680°C时，进行扒渣，并用钟罩将预热到200 300°C的工业镁锭压入坩埚中，并缓慢回转和移动，时间为3 5min直至完全溶解，保温5min，然后继续升温并加覆盖剂，升温到720°C时，进行扒渣，并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内，并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解，同时加覆盖剂，并进行轻微的搅拌使之溶解均匀，保温15min ；
S23:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣，同时将预热好的金属模具取出，将滤网撑好，保持浇包和漏斗顶端的距离为30 35cm，以维持足够的浇注压力，浇注时间在Imin中以内，浇注温度为720V 750°C，隔5 IOmin钟取出铸锭，进行质量检查。所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为=NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。本发明的优点在于:
1.经检验，本发明的抗拉强度达到212MPa、非比例伸长应力达到189MPa、伸长率达到9.0%，均高于国家规定的抗拉强度彡160MPa、非比例伸长应力彡llOMPa、伸长率彡8%的标准；
2.控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内，同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼，同时采用完全固溶，使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能；同时，对于T1、B、RE细化的6063铝合金，由于RE与Mg和Si反应形成了 Al-S1-Mg-RE化合物，消耗了一定量的Si和Mg，使Mg与Si反应生成的强化相数量减少，从而使合金硬度低于同等Mg,提闻机械加工性能,提闻生广效率低；
3.塑性挤压性能大幅提高，其中挤压速度提高30%，磨具寿命提高25%，同种型材挤压温度降低20 30°C，降低了生产能耗，可以生产型材断面复杂的型材，拓宽了 6系列合金的适用范围。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案， 但本发明所保护的内容不局限于以下所述。实施例1:一种新型6063铝合金材料，在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063 铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36%、Mg: 0.48%、Fe:0.3%、Cu:0.025%、Mn:0.025%、Cr:0.05%、Zn:0.05%、T1:0.05%、稀土元素:0.2%、其余杂质:0.1%、Al:余量，各组分百分比之和为100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程包括以下步骤:
51:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料，并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料；
各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:工业纯铝(99.7%)中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量；
Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质彡0.1%、A1:余量；
工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:
0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%, Mg:余量；
铝硅中间合金锭的成分及重量百 分比为:A1:75%, S1:23%、其余杂质:2%;
根据配料总量，按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量；
52:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣，熔炼浇注包括以下子步骤:
521:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200 300°C，金属模具预热到200 300°C后，刷涂料再预热到200 300°C待浇注；
522:溶炼:向溶化炉中装入2/3招徒，待金属溶化后，加入招娃中间合金徒和剩余招锭，升温熔化炉料，等炉料加热至软化下塌时，撒上覆盖剂保护熔体，继续加热；当炉料熔化呈水平时，适当搅动熔体使温度均匀一致，同时也有利于加速熔化，当温度达到680°C时，进行扒渣，并用钟罩将预热到200 300°C的工业镁锭压入坩埚中，并缓慢回转和移动，时间为3 5min直至完全溶解，保温5min，然后继续升温并加覆盖剂，升温到720°C时，进行扒渣，并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内，并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解，同时加覆盖剂，并进行轻微的搅拌使之溶解均匀，保温15min ；
S23:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣，同时将预热好的金属模具取出，将滤网撑好，保持浇包和漏斗顶端的距离为30 35cm，以维持足够的浇注压力，浇注时间在Imin中以内，浇注温度为720V 750°C，隔5 IOmin钟取出铸锭，进行质量检查。所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为=NaCl:39%、KCl:50%、Na3AlF6:6.6%、CaF2:4.4%。实施例2: —种新型6063铝合金材料，在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063 铝合金的成分及重量百分比为:Si: 0.52%、Mg: 0.4%、Fe:0.35%、Mn:0.05%、Zn:
0.05%、稀土元素:0.18%、Al:余量，各组分百分比之和为100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。一种新型6063铝合金材料的生产工艺流程与实施例1相同。实施例3: —种新型6063铝合金材料，在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063 铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.5%、Mg:0.38%、Cu:0.1%、Cr:0.05%、T1:0.05%、稀土元素:0.22%、其余杂质:0.1%、A1:余量，各组分百分比之和为100%。所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。一种新型606 3铝合金材料的生产工艺流程与实施例1相同。
权利要求
1.一种新型6063铝合金材料，其特征在于:在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063铝合金的成分及重量百分比为:Si:0.36% 0.4%、Mg: 0.48% 0.52%、Fe:0 0.35%,Cu:0 0.1%、Μη:0 0.05%,Cr:0 0.05%,Zn:0 0.05%,Ti:0 0.05%、稀土元素:0.18% 0.22%、其余杂质:0 0.1%、Al:余量，各组分百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种新型6063铝合金材料，其特征在于:所述的稀土元素包括La和Ce，其重量百分比为:La为41.5%、Ce为58.5%。
3.—种如权利要求1所述的新型6063铝合金材料的生产工艺，其特征在于:它包括以下步骤: 51:配料:选用99.7%的工业纯铝、Al-稀土中间合金、工业镁锭和铝硅中间合金锭作为炉料原材料，并选定覆盖剂、精炼剂和涂料作为辅助材料； 各炉料原材料的组分及重量百分比分别为:工业纯铝(99.7%)中主要杂质元素及其百分比为:Ti:0.003%,B:0.0005%,Fe:0.154%,S1:0.109%,Cu:0.002%、V:0.102%,C:0.001%、Al:余量； Al-稀土中间合金的组成成分及重量百分比为:La:5.3%、Ce:2.7%、Pr:1.0%、Nd:0.9%、杂质≤0.1%、A1:余量； 工业镁锭组成成分及重量百分比为:Fe:0.05%、Si:0.03%、Cu:0.02%、Al:0.05%、Cl:0.005%、Mn:0.06%、杂质:0.2%、Mg:余量； 铝硅中间合金锭的成分及重量百分比为:A1:75%, S1:23%、其余杂质:2% ；根据配料总量，按要求的配料成分来计算添加各原材料的使用量； 52:熔炼浇注:熔炼及浇注前先扒渣，熔炼浇注包括以下子步骤: 521:将搅拌工具清理干净涂上涂料预热至200 300°C，金属模具预热到200 300°C后，刷涂料再预热到200 300°C待浇注； 522:溶炼:向溶化炉中装入2/3招徒，待金属溶化后，加入招娃中间合金徒和剩余招锭，升温熔化炉料，等炉料加热至软化下塌时，撒上覆盖剂保护熔体，继续加热；当炉料熔化呈水平时，适当搅动熔体使温度均匀一致，同时也有利于加速熔化，当温度达到680°C时，进行扒渣，并用钟罩将预热到200 300°C的工业镁锭压入坩埚中，并缓慢回转和移动，时间为3 5min直至完全溶解，保温5min，然后继续升温并加覆盖剂，升温到720°C时，进行扒渣，并用钟罩将Al-稀土中间合金压入坩埚内，并缓慢绕圈或移动直到其完全溶解，同时加覆盖剂，并进行轻微的搅拌使之溶解均匀，保温15min ； 523:浇注:用吊具取出坩埚后进行扒渣，同时将预热好的金属模具取出，将滤网撑好，保持浇包和漏斗顶端的距离为30 35cm，以维持足够的浇注压力，浇注时间在Imin中以内，浇注温度为720V 750°C，隔5 IOmin钟取出铸锭，进行质量检查。
4.根据权利要求3所述的一种6061变形铝合金的生产方法，其特征在于:所述的步骤S2中选用的覆盖剂的组成及重量百分比为:NaCl:39%,KCl:50%,Na3AlF6:6.6%,CaF2:4.4%。
全文摘要
本发明公开了一种新型6063铝合金材料，在原6063铝合金中添加稀土元素，新型6063铝合金的成分及重量百分比为Si0.36%～0.4%、Mg0.48%～0.52%、Fe0～0.35%、Cu0～0.1%、Mn0～0.05%、Cr0～0.05%、Zn0～0.05%、Ti0～0.05%、稀土元素0.18%～0.22%、其余杂质0～0.1%、Al余量，各组分百分比之和为100%。本发明控制Mg、Si含量且控制在一个较窄范围之内，同时增加了以铈为主的混合稀土元素及合金元素硼，使合金材料保持高强度同时具备高导电导热性能；能够提高机械加工性能、塑性挤压性，提高了生产效率。
文档编号C22C1/03GK103205614SQ20131010179
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者廖健 申请人:成都阳光铝制品有限公司